一種基于rb反饋的lte資源調(diào)度算法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于RB反饋的LTE資源調(diào)度算法，主要內(nèi)容包括：在進(jìn)行資源調(diào)度時(shí)，選定一個(gè)時(shí)間觀察窗，在當(dāng)前調(diào)度周期內(nèi)，統(tǒng)計(jì)當(dāng)前調(diào)度周期之前的一段時(shí)間內(nèi)的用戶的資源塊(RB)的分布情況，通過用戶的RB分布情況確定用戶的反饋因子，在確定了用戶的反饋因子后，結(jié)合移動(dòng)終端(UE)反饋給基站的信道質(zhì)量指示(CQI)得出每個(gè)用戶資源調(diào)度的優(yōu)先級(jí)，根據(jù)用戶的優(yōu)先級(jí)把相應(yīng)的RB分配給優(yōu)先級(jí)最高的用戶。本發(fā)明通過統(tǒng)計(jì)前一段設(shè)定時(shí)間內(nèi)RB的分配情況來影響當(dāng)前周期內(nèi)的資源分配，這種以RB作為反饋的方法可以在系統(tǒng)吞吐量和用戶公平性之間作一個(gè)折中，同時(shí)相較PF算法，本算法統(tǒng)計(jì)RB而不是計(jì)算平均傳輸速率能夠有效降低算法的復(fù)雜度。
【專利說明】
-種基于RB反饋的LTE資源調(diào)度算法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及無線通信網(wǎng)絡(luò)的無線業(yè)務(wù)量調(diào)度領(lǐng)域，具體設(shè)及一種基于RB反饋的 LTE資源調(diào)度算法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著移動(dòng)通信技術(shù)的飛速發(fā)展，無線通信技術(shù)也由3G走向了 LTE(L〇ng Term Evolution) dLTE技術(shù)作為移動(dòng)通信系統(tǒng)的主要演進(jìn)方向，W其高速率、低時(shí)延的特點(diǎn)，越來 越受到世界各大運(yùn)營(yíng)商和設(shè)備廠商的廣泛關(guān)注。在LTE系統(tǒng)中，由于物理層的技術(shù)趨于成 熟，因此要想從物理層來改善系統(tǒng)的性能變得越來越困難，為此，在應(yīng)用層面的資源調(diào)度將 變得越來越重要，好的資源調(diào)度算法不僅僅要有相對(duì)低的復(fù)雜度和相對(duì)少的開銷，還要能 夠在有效提高系統(tǒng)容量的同時(shí)降低移動(dòng)用戶的耗電量。目前，LTE系統(tǒng)下有Ξ種經(jīng)典的資源 調(diào)度算法：輪詢算法（Round Robin，RR)、最大載干比算法（Max C/I，Maximum Carrier/ Interference ratio)和比例公平調(diào)度算法（P;ropo;rtional F'airJF')。
[0003] RR算法的基本思想就是認(rèn)為小區(qū)內(nèi)所有用戶的調(diào)度優(yōu)先級(jí)都是相等的，所有用戶 周期性地被調(diào)度，保證每個(gè)用戶被調(diào)度的概率相同。RR算法在資源調(diào)度的時(shí)候，由于不考慮 用戶的信道狀況只考慮當(dāng)前的用戶隊(duì)列順序，因此RR算法存在很大的缺陷，像用戶的信息 傳輸?shù)目煽啃?，系統(tǒng)的性能，頻譜的利用效率等都無法保證，但RR算法在算法的復(fù)雜度上是 最簡(jiǎn)單的，且RR算法在用戶的公平性上是很公平的。
[0004] Max C/I算法的基本思想是在每一個(gè)調(diào)度時(shí)刻，調(diào)度器會(huì)對(duì)所有待調(diào)度用戶進(jìn)行 載干比（也就是意味著可W達(dá)到的最大瞬時(shí)傳輸速率)的排序，然后調(diào)度器會(huì)選擇信道質(zhì)量 最好的用戶進(jìn)行調(diào)度，運(yùn)樣保證系統(tǒng)總是能夠調(diào)度到最好的用戶，保證系統(tǒng)性能的最大化， 資源利用率最高。Max C/I算法能夠使得系統(tǒng)的吞吐量最大化，但是用戶的公平性最差。
[0005] PF算法的基本思想是在選擇用戶時(shí)考慮瞬時(shí)速率和長(zhǎng)期平均速率的比值，同時(shí)利 用權(quán)重值對(duì)不同用戶進(jìn)行調(diào)整，達(dá)到同時(shí)兼顧系統(tǒng)性能和用戶體驗(yàn)的目的。PF算法是在RR 算法和Max (VI算法之間做了一個(gè)折中，是一個(gè)比較優(yōu)良的算法，但PF算法的缺點(diǎn)是復(fù)雜度 要相對(duì)復(fù)雜一些，比如授權(quán)專利CN102215593B(名稱為"一種基于比例公平的改進(jìn)LTE調(diào)度 方法"）。該方法中，首先根據(jù)用戶的目標(biāo)速率范圍和平均傳輸速率，計(jì)算調(diào)度優(yōu)先級(jí)因子中 的調(diào)節(jié)參數(shù)，然后計(jì)算出用戶在每個(gè)子載波的信干噪比W及在每個(gè)RB的有效信噪比，據(jù)此 確定傳輸速率，計(jì)算用戶在每個(gè)RB的調(diào)度優(yōu)先級(jí)因子，算法的復(fù)雜度很高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對(duì)上面提出的PF算法在算法復(fù)雜度相對(duì)較復(fù)雜的問題，本發(fā)明提出了一種基于 RB反饋的LTE資源調(diào)度算法，通過統(tǒng)計(jì)前一段設(shè)定時(shí)間內(nèi)的資源塊的分配情況來影響當(dāng)前 周期內(nèi)的資源分配，可W在系統(tǒng)吞吐量和用戶公平性折中的同時(shí)還能降低算法計(jì)算復(fù)雜 度。
[0007] 本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[000引一種基于RB(Resou;rce Block)反饋的LTE資源調(diào)度算法，包括如下步驟：
[0009] 步驟一:根據(jù)肥化ser Equipments)的反饋信息，確定一個(gè)W肥與RB為對(duì)應(yīng)信道W CQKChannel如ality Indicator,信道質(zhì)量指示）為值的信道矩陣H;
[0010] 步驟二：根據(jù)選定的時(shí)間觀察窗τ。計(jì)算所有用戶在當(dāng)前資源調(diào)度周期TTI (Transmission Time Interval)內(nèi)的反饋因子。
[0011] 步驟Ξ:將步驟二得到的所有用戶肥在當(dāng)前資源調(diào)度周期TTI內(nèi)的反饋因子與步 驟一得到的信道矩陣Η里的所有UE與RB相對(duì)應(yīng)的CQI值相乘得到所有用戶UE對(duì)所有RB的調(diào) 度優(yōu)先級(jí)，對(duì)于每一個(gè)RB，把它分配給在該RB上調(diào)度優(yōu)先級(jí)最高的用戶。
[0012] 步驟四：更新時(shí)間觀察窗τ。，然后進(jìn)入下一資源調(diào)度周期ΤΤΙ進(jìn)行資源的分配。
[0013] 作為本發(fā)明基于RB反饋的LTE資源調(diào)度算法進(jìn)一步的詳細(xì)方案，所述步驟一中包 括如下內(nèi)容：
[0014] 假設(shè)系統(tǒng)有Κ個(gè)用戶UE、N個(gè)RB，則信道矩陣Η是一個(gè)ΚΧΝ的矩陣，在確定了 SINRk,n 值后，CQIk,η的值與SINRk,η有對(duì)應(yīng)的映射關(guān)系，其映射關(guān)系如下表所示，運(yùn)樣就確立了信道 矩陣Η。
[0017] SINRk, η表示第k個(gè)用戶UE即肥迪第η個(gè)RB即RBn上的信噪比，CQIk, η表示用戶肥迪 資源塊RBn上的CQI的值。
[0018]作為本發(fā)明基于RB反饋的LTE資源調(diào)度算法進(jìn)一步的詳細(xì)方案，所述步驟二中，用 戶在當(dāng)前資源調(diào)度周期TTI內(nèi)的反饋因子的計(jì)算如下：
[0019]
[0020] t表示當(dāng)前調(diào)度周期處在第t個(gè)調(diào)度周期，〇k(t)表示在第t個(gè)調(diào)度周期內(nèi)用戶k的 反饋因子，t表示選取的時(shí)間觀察窗含有的調(diào)度周期數(shù)。Nk,T表示用戶k在第τ個(gè)資源調(diào)度周 期所分配到的RB數(shù)量。
[0021] 作為本發(fā)明基于RB反饋的LTE資源調(diào)度算法進(jìn)一步的詳細(xì)方案，所述步驟Ξ中資 源分配的執(zhí)行過程如下：
[0022] 對(duì)于每一個(gè)RB，首先計(jì)算所有用戶在該RB上的調(diào)度優(yōu)先級(jí)，調(diào)度優(yōu)先級(jí)的計(jì)算如 下：
[002；3]尸 k,n=WkCQIk,n
[0024] Pk,η表示用戶k在資源塊η上的調(diào)度優(yōu)先級(jí)，ω讀示用戶k的反饋因子。
[0025] 通過比較每個(gè)用戶的調(diào)度優(yōu)先級(jí)，選擇調(diào)度優(yōu)先級(jí)最高的用戶，并將資源塊分配 給該用戶，公式表示為：
[0026]
[0027] k:表示在資源塊η上所選擇的用戶。
[0028] 本發(fā)明所采用的資源調(diào)度算法與現(xiàn)有的資源調(diào)度算法相比，具有W下技術(shù)效果：
[0029] 通過統(tǒng)計(jì)前一段設(shè)定時(shí)間內(nèi)資源塊的分配情況來影響當(dāng)前周期內(nèi)的資源分配，運(yùn) 種W資源塊作為反饋的方法可W在系統(tǒng)吞吐量和用戶公平性之間作一個(gè)折中，同時(shí)相較PF 算法，本算法統(tǒng)計(jì)資源塊而不是計(jì)算平均傳輸速率能夠有效降低算法的復(fù)雜度。
【附圖說明】
[0030] 圖1是本發(fā)明所述的資源調(diào)度算法的整體流程圖；
[0031] 圖2是本發(fā)明所述資源調(diào)度算法一個(gè)調(diào)度周期的資源分配的流程圖；
[0032] 圖3是本發(fā)明所述資源調(diào)度算法RB統(tǒng)計(jì)的矩陣更新圖
【具體實(shí)施方式】
[0033] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明所述的資源調(diào)度算法做進(jìn)一步的詳細(xì)說明：
[0034] 本發(fā)明所述的資源調(diào)度算法的主要內(nèi)容是:在進(jìn)行資源調(diào)度時(shí)，選定一個(gè)時(shí)間觀 察窗τ。，在當(dāng)前調(diào)度周期內(nèi)，統(tǒng)計(jì)當(dāng)前調(diào)度周期之前的一段時(shí)間τ。內(nèi)的用戶的資源塊(RB)的 分布情況，通過用戶的RB分布情況確定用戶的反饋因子，在確定了用戶的反饋因子后，結(jié)合 移動(dòng)終端化Ε)反饋給基站的信道質(zhì)量指示(CQI)得出每個(gè)用戶資源調(diào)度的優(yōu)先級(jí)，根據(jù)用 戶的優(yōu)先級(jí)把相應(yīng)的RB分配給優(yōu)先級(jí)最高的用戶。
[0035] 如圖1所示是基于RB反饋的LTE資源調(diào)度算法流程圖，其具體步驟如下：
[0036] 步驟一:根據(jù)肥的反饋信息，確定一個(gè)W肥與RB為對(duì)應(yīng)信道WCQI為值的信道矩陣 Η，矩陣Η的行表示用戶，列表示RB，內(nèi)容是CQI的值。
[0037] 步驟二:根據(jù)選定的時(shí)間觀察窗τ。計(jì)算所有用戶在當(dāng)前資源調(diào)度周期ΤΤΙ內(nèi)的反 饋因子，反饋因子的計(jì)算公式為
[00；3 引
[0039] t表示當(dāng)前調(diào)度周期處在第t個(gè)調(diào)度周期，〇k(t)表示在第t個(gè)調(diào)度周期內(nèi)用戶k的 反饋因子t表示選取的時(shí)間觀察窗含有的調(diào)度周期數(shù)。Nm表示用戶k在第τ個(gè)資源調(diào)度周期 所分配到的RB數(shù)量。
[0040] 步驟Ξ:將步驟二得到的所有用戶肥在當(dāng)前資源調(diào)度周期ΤΤΙ內(nèi)的反饋因子與步 驟一得到的信道矩陣Η里的所有UE與RB相對(duì)應(yīng)的CQI值相乘得到所有用戶UE對(duì)所有RB的調(diào) 度優(yōu)先級(jí)，用戶的調(diào)度優(yōu)先級(jí)計(jì)算公式為
[0041] 尸 k,n=WkCQIk,n
[0042] Pk,η表示用戶k在資源塊η上的調(diào)度優(yōu)先級(jí)，Ok表示用戶k的反饋因子。對(duì)于每一 個(gè)RB，把它分配給在該RB上調(diào)度優(yōu)先級(jí)最高的用戶。
[0043] 步驟四：更新時(shí)間觀察窗τ。，然后進(jìn)入下一資源調(diào)度周期m進(jìn)行資源的分配，在 實(shí)現(xiàn)過程中更新時(shí)間觀察窗τ。就是維護(hù)一個(gè)矩陣，該矩陣表示的是所有的用戶在時(shí)間觀察 窗內(nèi)每一個(gè)資源調(diào)度周期內(nèi)所分配到的RB數(shù)量情況，維護(hù)運(yùn)樣一個(gè)矩陣是為了下一個(gè)資源 調(diào)度周期內(nèi)反饋因子的計(jì)算。
[0044] 圖2所示為步驟Ξ中在一個(gè)調(diào)度周期內(nèi)所有的RB的分配流程圖，圖中Κ和Ν分別表 示用戶和RB的數(shù)量，圖2的RB分配流程描述如下：
[0045] 循環(huán)遍歷每一個(gè)RB，初始η = 1，每遍歷一個(gè)RB就需要循環(huán)遍歷一遍所有的用戶并 求出所有用戶的調(diào)度優(yōu)先級(jí)，初始假設(shè)第一個(gè)用戶即為調(diào)度優(yōu)先級(jí)最高的用戶，即4^=1， 在遍歷用戶時(shí)，如果計(jì)算得到的用戶的調(diào)度優(yōu)先級(jí)比設(shè)定的調(diào)度優(yōu)先級(jí)最高的用戶的調(diào)度 優(yōu)先級(jí)還要高，那么就更改調(diào)度優(yōu)先級(jí)最高的用戶的索引，直到遍歷完所有的用戶后把該 RB分配給k*。當(dāng)η〉Ν時(shí)，表示所有的RB已經(jīng)遍歷完且所有的RB已經(jīng)分配給相應(yīng)的用戶。整個(gè) 資源調(diào)度周期內(nèi)的資源分配結(jié)束。
[0046] 圖3所示為步驟四中，當(dāng)當(dāng)前資源分配已經(jīng)完成后，更新RB統(tǒng)計(jì)的時(shí)間觀察窗τ。， 實(shí)際就是維護(hù)了一個(gè)矩陣，圖3就是運(yùn)個(gè)矩陣的更新過程。
[0047] 作為本發(fā)明基于RB反饋的資源調(diào)度算法進(jìn)一步的詳細(xì)方案，所述步驟四中更新時(shí) 間觀察窗Tc的說明如下：當(dāng)在當(dāng)前的資源調(diào)度周期內(nèi)，所有的RB都已經(jīng)分配完成之后，需要 更新時(shí)間觀察窗τ。，在實(shí)現(xiàn)過程中更新時(shí)間觀察窗τ。就是維護(hù)一個(gè)矩陣，該矩陣表示的是所 有的用戶在時(shí)間觀察窗內(nèi)每一個(gè)資源調(diào)度周期內(nèi)所分配到的RB數(shù)量情況，維護(hù)運(yùn)樣一個(gè)矩 陣是為了下一個(gè)資源調(diào)度周期內(nèi)反饋因子的計(jì)算。
[0048] 需要說明的是，W上所述并不用W限制本發(fā)明，本實(shí)施例中所用數(shù)據(jù)集和攻擊模 式僅限于本實(shí)施例，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均 應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于RB反饋的LTE資源調(diào)度算法，其特征在于，包括如下步驟： 步驟一:根據(jù)UE的反饋信息，確定一個(gè)以UE與RB為對(duì)應(yīng)信道、以CQI為值的信道矩陣H; 步驟二:根據(jù)選定的時(shí)間觀察窗τ。計(jì)算所有用戶在當(dāng)前資源調(diào)度周期TTI內(nèi)的反饋因 子； 步驟三:將步驟二得到的所有用戶UE在當(dāng)前資源調(diào)度周期ΤΤΙ內(nèi)的反饋因子與步驟一 得到的信道矩陣Η里的所有UE與RB相對(duì)應(yīng)的CQI值相乘，得到所有用戶UE對(duì)所有RB的調(diào)度優(yōu) 先級(jí)，對(duì)于每一個(gè)RB，把它分配給在該RB上調(diào)度優(yōu)先級(jí)最高的用戶； 步驟四：更新時(shí)間觀察窗τ。，然后進(jìn)入下一資源調(diào)度周期ΤΤΙ進(jìn)行資源的分配。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于RB反饋的LTE資源調(diào)度算法，其特征在于，所述步驟 一中，包括如下內(nèi)容： 假設(shè)系統(tǒng)有Κ個(gè)用戶UE、N個(gè)RB，則信道矩陣Η是一個(gè)ΚΧΝ的矩陣，在確定了 SINRk,n值后， CQIk,η的值與SINRk,n有對(duì)應(yīng)的映射關(guān)系，其映射關(guān)系如下表所示，這樣就確立了信道矩陣H，SINRk,n表示第k個(gè)用戶UE即UEk在第η個(gè)RB即RBn上的信噪比，CQIk, n表示用戶UEk在資源 塊RBn上的CQI的值。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于RB的LTE資源調(diào)度算法，其特征在于，所述步驟二中， 用戶在當(dāng)前資源調(diào)度周期TTI內(nèi)的反饋因子的計(jì)算方法如下：t表示當(dāng)前調(diào)度周期處在第t個(gè)調(diào)度周期，cok(t)表示在第t個(gè)調(diào)度周期內(nèi)用戶k的反饋 因子，^表示選取的時(shí)間觀察窗含有的調(diào)度周期數(shù)，他,^表示用戶k在第τ個(gè)資源調(diào)度周期所 分配到的RB數(shù)量。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于RB反饋的LTE資源調(diào)度算法，其特征在于，所述步驟 三中RB分配的執(zhí)行過程如下： 對(duì)于每一個(gè)RB，首先計(jì)算所有用戶在該RB上的調(diào)度優(yōu)先級(jí)，調(diào)度優(yōu)先級(jí)的計(jì)算如下： Pk，n- 〇kCQIk，n ?1^表示用戶k在資源塊η上的調(diào)度優(yōu)先級(jí)，〇^表示用戶k的反饋因子， 通過比較每個(gè)用戶的調(diào)度優(yōu)先級(jí)，選擇調(diào)度優(yōu)先級(jí)最高的用戶，并將資源塊分配給該 用戶，公式表示為：<表示在資源塊η上所選擇的用戶。
【文檔編號(hào)】H04W72/10GK106060945SQ201610372747
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年5月30日
【發(fā)明人】顏文, 秦鵬程, 解培中
【申請(qǐng)人】南京郵電大學(xué)